Grupos y cúmulos de galaxias - Galaxy groups and clusters
Agrupaciones galácticas son los mayores conocidos gravitacional limitados objetos que han surgido hasta ahora en el proceso de formación de la estructura cósmica. Forman la parte más densa de la estructura a gran escala del Universo . En los modelos para la formación gravitacional de estructuras con materia oscura fría , las estructuras más pequeñas colapsan primero y eventualmente construyen las estructuras más grandes, cúmulos de galaxias. Los clusters se forman entonces relativamente recientemente entre hace 10 mil millones de años y ahora. Los grupos y cúmulos pueden contener de diez a miles de galaxias individuales. Los clústeres en sí mismos a menudo se asocian con grupos más grandes, no ligados gravitacionalmente, llamados supercúmulos .
Grupos de galaxias
Los grupos de galaxias son los agregados más pequeños de galaxias. Por lo general, no contienen más de 50 galaxias con un diámetro de 1 a 2 megaparsecs (Mpc) (consulte 10 22 m para las comparaciones de distancias). Su masa es de aproximadamente 10 13 masas solares . La dispersión de velocidades para las galaxias individuales es de aproximadamente 150 km / s. Sin embargo, esta definición debe usarse solo como una guía, ya que los sistemas de galaxias más grandes y masivas a veces se clasifican como grupos de galaxias. Los grupos son las estructuras más comunes de galaxias en el universo, que comprenden al menos el 50% de las galaxias en el universo local. Los grupos tienen un rango de masa entre los de las galaxias elípticas muy grandes y los cúmulos de galaxias.
Nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea , está contenida en el Grupo Local de más de 54 galaxias.
En julio de 2017, S. Paul, RS John et al. definieron parámetros claros de distinción para clasificar las agregaciones de galaxias como 'grupos de galaxias' y 'cúmulos' sobre la base de las leyes de escala que siguieron. Según este artículo, las agregaciones de galaxias menos masivas que 8 × 10 13 masas solares se clasifican como grupos de galaxias.
Cúmulos de galaxias
Los conglomerados son más grandes que los grupos, aunque no existe una línea divisoria definida entre los dos. Cuando se observan visualmente, los cúmulos parecen ser conjuntos de galaxias unidas por atracción gravitacional mutua. Sin embargo, sus velocidades son demasiado grandes para que permanezcan unidas gravitacionalmente por sus atracciones mutuas, lo que implica la presencia de un componente de masa invisible adicional o una fuerza atractiva adicional además de la gravedad. Los estudios de rayos X han revelado la presencia de grandes cantidades de gas intergaláctico conocido como medio intracluster . Este gas es muy caliente, entre 10 7 K y 10 8 K, y por tanto emite rayos X en forma de bremsstrahlung y emisión de línea atómica .
La masa total del gas es mayor que la de las galaxias en aproximadamente un factor de dos. Sin embargo, todavía no es suficiente masa para mantener las galaxias en el cúmulo. Dado que este gas se encuentra en equilibrio hidrostático aproximado con el campo gravitacional general del cúmulo, se puede determinar la distribución de masa total. Resulta que la masa total deducida de esta medición es aproximadamente seis veces mayor que la masa de las galaxias o el gas caliente. El componente faltante se conoce como materia oscura y se desconoce su naturaleza. En un cúmulo típico, quizás solo el 5% de la masa total está en forma de galaxias, quizás el 10% en forma de gas emisor de rayos X caliente y el resto es materia oscura. Brownstein y Moffat utilizan una teoría de la gravedad modificada para explicar las masas de cúmulos de rayos X sin materia oscura. Las observaciones del Bullet Cluster son la evidencia más sólida de la existencia de materia oscura; sin embargo, Brownstein y Moffat han demostrado que su teoría de la gravedad modificada también puede explicar las propiedades del cúmulo.
Métodos de observación
Se han encontrado cúmulos de galaxias en estudios mediante una serie de técnicas de observación y se han estudiado en detalle utilizando muchos métodos:
- Óptica o infrarroja : las galaxias individuales de los cúmulos se pueden estudiar a través de imágenes y espectroscopía ópticas o infrarrojas. Los cúmulos de galaxias se encuentran mediante telescopios ópticos o infrarrojos buscando sobredensidades y luego se confirman al encontrar varias galaxias con un corrimiento al rojo similar . Las búsquedas por infrarrojos son más útiles para encontrar grupos más distantes (mayor desplazamiento al rojo ).
- De rayos X : Los emite plasma caliente rayos X que pueden ser detectadas por rayos X telescopios . El gas de racimo se puede estudiar usando imágenes de rayos X y espectroscopía de rayos X. Los cúmulos son bastante prominentes en los estudios de rayos X y, junto con los AGN, son los objetos extragalácticos emisores de rayos X más brillantes.
- Radio : se han encontrado en grupos una serie de estructuras difusas que emiten a frecuencias de radio. Se han utilizado grupos de fuentes de radio (que pueden incluir estructuras difusas o AGN) como trazadores de la ubicación de los conglomerados. Con alto desplazamiento al rojo , se han utilizado imágenes alrededor de fuentes de radio individuales (en este caso, AGN) para detectar proto-racimos (racimos en proceso de formación).
- Efecto Sunyaev-Zel'dovich : los electrones calientes en el medio intragrupos dispersan la radiación del fondo cósmico de microondas a través de la dispersión Compton inversa . Esto produce una "sombra" en el fondo cósmico de microondas observado en algunas frecuencias de radio.
- Lente gravitacional : los cúmulos de galaxias contienen suficiente materia para distorsionar las orientaciones observadas de las galaxias detrás de ellos. Las distorsiones observadas se pueden utilizar para modelar la distribución de la materia oscura en el cúmulo.
Temperatura y densidad
Los cúmulos de galaxias son los objetos más recientes y masivos que han surgido en la formación de la estructura jerárquica del Universo y el estudio de los cúmulos nos dice a uno cómo se forman y evolucionan las galaxias. Los cúmulos tienen dos propiedades importantes: sus masas son lo suficientemente grandes como para retener cualquier gas energético expulsado de las galaxias miembros y la energía térmica del gas dentro del cúmulo es observable dentro del paso de banda de rayos X. El estado observado del gas dentro de un grupo está determinado por una combinación de calentamiento por choque durante la acreción, enfriamiento radiativo y retroalimentación térmica provocada por ese enfriamiento. Por lo tanto , la densidad , temperatura y subestructura del gas de rayos X intragrupo representa toda la historia térmica de la formación de grupos. Para comprender mejor esta historia térmica, es necesario estudiar la entropía del gas porque la entropía es la cantidad que cambia más directamente al aumentar o disminuir la energía térmica del gas intragrupo.
Lista de grupos y clústeres
| Nombre y Denominación | Notas |
|---|---|
| Grupo local | El grupo en el que la Vía Láctea , incluyendo la Tierra se encuentra |
| Cúmulo de Virgo | Este cúmulo de galaxias es el más cercano a nosotros |
Ver también
Referencias
Otras lecturas
- Kravtsov, AV; Borgani, S. (2012). "Formación de cúmulos de galaxias". Revista anual de astronomía y astrofísica . 50 : 353–409. arXiv : 1205.5556 . Código bibliográfico : 2012ARA & A..50..353K . doi : 10.1146 / annurev-astro-081811-125502 . S2CID 119115331 .